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Caucho de microbios
Trabajando con Goodyear, la compañía de biotecnología Genencor ha estado diseñando bacterias que producen isopreno, el químico utilizado para fabricar caucho de llantas, a partir de azúcares derivados de la biomasa. Pero aumentar la producción microbiana de isopreno a tal escala que pueda competir con el caucho derivado del petróleo ha demostrado ser un gran desafío.
Caucho renovable: Este prototipo de neumático se fabricó con bioisopreno, una sustancia química producida por bacterias modificadas genéticamente.
Ayer en el sociedad Química Americana reunidos en San Francisco, investigadores de una división de investigación de Palo Alto, CA Genencor describieron modificaciones adicionales de las rutas metabólicas de los microbios que mejoran el rendimiento de bioisopreno. La empresa decidirá los planes para construir una planta piloto de bioisopreno el próximo año.
Microbios incluidos E. coli naturalmente producen pequeñas cantidades de isopreno como parte de su metabolismo, pero no lo suficiente para ser utilizado a escala industrial. Para mejorar el rendimiento, los bioingenieros de Genencor, que comenzaron a trabajar en sistemas bacterianos para producir isopreno en 2007, inicialmente realizaron cambios en dos vías metabólicas que convergen para crear un precursor de isopreno. Pero los rendimientos aún eran bajos porque la maquinaria genética existente de la bacteria toma un camino serpenteante para crear isopreno a partir de este precursor. En los resultados más recientes, la empresa agregó al E. coli un gen vegetal que codifica la isopreno sintasa, una enzima que convierte el precursor directamente en isopreno.
El isopreno, que es un gas a temperatura ambiente, sale de las células sin dañarlas y luego sale del caldo de fermentación. El director senior de desarrollo comercial de Genencor, Rich Laduca, dice que sin ningún refinamiento, este sistema puede producir un 99 por ciento de gas isopreno puro. La pureza es fundamental porque las trazas de contaminantes pueden ensuciar los catalizadores utilizados para polimerizar el isopreno para producir caucho sintético. Goodyear ha utilizado el bioisopreno de Genencor para fabricar caucho sintético, que luego utilizó para fabricar varios prototipos de neumáticos.
Buscamos recursos renovables para reducir nuestra dependencia del petróleo extranjero, dice Jesse Roeck, director de ciencia de materiales globales en Goodyear. Roeck dice que el trabajo con isopreno es todavía un proyecto de investigación, pero que la sustancia química puede estar en neumáticos en el mercado en tres a cinco años. En peso, el isopreno constituye aproximadamente una cuarta parte del material utilizado para fabricar un neumático. Roeck dice que la compañía también está buscando fuentes renovables para los otros materiales.
A medida que Genencor avanza hacia la ampliación del proceso en una planta piloto, Laduca dice que todavía están trabajando para mejorar aún más los rendimientos. Determinamos la estructura cristalina de la enzima [vegetal] y estamos en el proceso de modificarla, dice Laduca. Genencor desarrolló el sistema de bioisopreno básico en el bien caracterizado E. coli pero ahora experimentará con el trasplante de las vías metabólicas que ha desarrollado a otras bacterias que crecen más rápido.
El mercado estadounidense de isopreno puro en la actualidad es de dos mil millones de libras por año; El 60 por ciento de eso se usa en neumáticos y el resto se usa en adhesivos y productos químicos especiales. Genencor también espera utilizar la sustancia química como componente básico de los biocombustibles. El emparejamiento de dos moléculas de isopreno produce un combustible que podría mezclarse con gasolina; el grupo tres produce una sustancia química con características adecuadas para mezclarse con diésel. El isopreno también podría utilizarse como componente básico para la fabricación de combustibles para aviones.